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SpringBoot 启动流程详解

jack
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2021-07-15

引言

Spring Boot 的启动流程可简化为以下步骤:

  1. 入口触发:通过 @SpringBootApplication 主类的 main 方法调用 SpringApplication.run()。

  2. 环境准备:加载配置、激活 Profile,确定应用运行环境。

  3. 上下文创建:根据应用类型(Web/非 Web)实例化对应的 ApplicationContext。

  4. 自动配置:通过 @EnableAutoConfiguration 加载并过滤自动配置类,注册必要 Bean。

  5. 容器刷新:完成 Bean 的注册、实例化和依赖注入,启动内置 Web 服务器(若为 Web 应用)。

  6. 应用就绪:触发事件通知,执行启动后逻辑(如 CommandLineRunner),最终对外提供服务。

详细解析

Spring Boot 的启动机制通过 约定优于配置自动装配 显著简化了 Spring 应用的搭建和部署。以下是其核心启动流程的详细分步说明:

1. 启动入口:main方法与@SpringBootApplication

  • 入口类

@SpringBootApplication
public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args); // 启动 Spring Boot 应用
    }
}
  • @SpringBootApplication注解

    • 组合了三个核心注解:

      1. @SpringBootConfiguration:标记为配置类(继承自@Configuration)。

      2. @EnableAutoConfiguration:启用自动配置机制。

      3. @ComponentScan:扫描当前包及子包的组件(如@Service、@Controller)。

2.SpringApplication.run()执行流程

SpringApplication.run()方法启动应用,核心步骤如下:

(1) 初始化SpringApplication实例

  • 加载META-INF/spring.factories

    • 读取ApplicationContextInitializer和ApplicationListener实现类。

  • 推断应用类型

    • 根据类路径判断是 Servlet 应用(如 Spring MVC)还是响应式应用(如 WebFlux)。

(2) 运行阶段(run()方法内部)

  1. 创建并启动计时器:记录应用启动耗时。

  2. 加载SpringApplicationRunListener

    • 触发事件(如ApplicationStartingEvent)通知监听器。

  3. 准备环境(Environment)

    • 加载配置文件(application.properties/application.yml)。

    • 激活 Profiles(通过spring.profiles.active)。

  4. 创建应用上下文(ApplicationContext)

    • 根据应用类型选择实现类(如AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext)。

  5. 刷新上下文(refreshContext())

    • 加载 Bean 定义:扫描@Component、@Bean等注解。

    • 执行自动配置:根据条件装配 Bean(核心步骤见下文)。

    • 启动内嵌服务器(如 Tomcat、Jetty)。

  6. 触发ApplicationReadyEvent

    • 应用完全启动,可执行后续初始化逻辑(如数据库连接测试)。

3. 自动配置(Auto-configuration)机制

自动配置是 Spring Boot 的核心特性,通过条件化装配简化配置:

(1) 自动配置触发条件

  • @EnableAutoConfiguration注解

    • 从META-INF/spring.factories加载所有自动配置类。

  • 条件注解

    • @ConditionalOnClass:类路径存在指定类时生效。

    • @ConditionalOnMissingBean:容器中不存在指定 Bean 时生效。

    • @ConditionalOnProperty:配置属性匹配时生效。

(2) 自动配置示例:内嵌 Tomcat

@Configuration
@ConditionalOnClass({ Servlet.class, Tomcat.class, UpgradeProtocol.class })
@ConditionalOnMissingBean(value = ServletWebServerFactory.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
public class TomcatServletWebServerFactoryAutoConfiguration {
    @Bean
    public TomcatServletWebServerFactory tomcatServletWebServerFactory() {
        return new TomcatServletWebServerFactory(); // 自动创建 Tomcat 实例
    }
}
  • 触发条件:类路径存在Tomcat.class且用户未自定义ServletWebServerFactory。

4. 内嵌服务器启动

  • ServletWebServerFactory接口

    • 实现类(如TomcatServletWebServerFactory)负责创建和启动服务器。

  • 启动流程

    1. 自动配置类创建ServletWebServerFactoryBean。

    2. 应用上下文刷新时,调用onRefresh()方法启动服务器。

    3. 服务器监听指定端口(默认 8080),处理 HTTP 请求。

5. 条件化配置与 Starter 机制

(1) Starter 依赖

  • 作用:简化依赖管理,每个 Starter 包含一组相关依赖和自动配置。

  • 示例:spring-boot-starter-web包含 Spring MVC、Tomcat、Jackson 等。

(2) 条件注解评估

  • ConditionEvaluator:评估@Conditional注解的条件是否满足。

  • 执行时机:在 Bean 定义加载阶段过滤不符合条件的配置类。

6. 配置文件加载优先级

Spring Boot 按以下顺序加载配置(优先级由高到低):

  1. 命令行参数(--server.port=8081)。

  2. application-{profile}.properties/.yml。

  3. application.properties/.yml。

  4. 默认属性(通过SpringApplication.setDefaultProperties设置)。

7. 启动事件与监听器

  • 关键事件

    • ApplicationStartingEvent:应用启动开始。

    • ApplicationEnvironmentPreparedEvent:环境准备完成。

    • ApplicationPreparedEvent:上下文创建但未刷新。

    • ApplicationReadyEvent:应用完全就绪。

  • 自定义监听器

public class MyListener implements ApplicationListener<ApplicationReadyEvent> {
    @Override
    public void onApplicationEvent(ApplicationReadyEvent event) {
        System.out.println("应用已启动!");
    }
}

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